Liều bệnh nhân trong chẩn đoán x quang bằng máy chụp cắt lớp vi tính CT

Liều hiệu dụng bệnh nhân chụp bằng các máy CT scanner có số lát cắt khác nhau Hình 3.21.. Để có một hình ảnh đủ thông tin để chẩn đoán, kỹ thuật viên X quang có thể sử dụng các chế độ ch

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ i

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ X QUANG CHẨN ĐOÁN VÀ MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 4

1.1 MÁY X QUANG THƯỜNG QUY 4

1.2.MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH 6

1.3 X-QUANG CAN THIỆP 6

1.4 MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 7

1.4.1 Lịch sử phát triển của máy CT 10

1.4.2 Máy CT đơn lát cắt và đa lát cắt 14

1.4.3 Chế độ quét xoắn ốc ở máy CT 15

CHƯƠNG 2 CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HÓA VÀ LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐOÁN BẰNG CT 17

2.1 TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHẨN ĐOÁN BẰNG CT 17

2.2 CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ 19

2.3 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN LIỀU BỆNH NHẬN TRONG CHỤP CT 23 2.3.1 Giá trị CTDI (Computed Tomography Dose Index) 23

2.3.2 Giá trị liều theo chiều dài quét (Dose length Product _DLP) 25

2.3.3 Liều hiệu dụng và liều các cơ quan trong chụp CT 25

2.4 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM LIỀU TRONG CHỤP CT 28

2.4.1 Đối với kỹ thuật viên chụp 28

2.4.2 Đối với các nhà sản xuất 29

2.4.3 Đối với các bác sĩ 30

2.4.4 Phân tích một số yếu tố có ảnh hưởng tới liều bệnh nhân trong chụp CT 31

2.4.4.1 Dòng ống phát tia X (mAs) 31

2.4.4.2 Cao áp (kVp) 32

2.4.4.3 Chiều dài quét 33

2.4.4.4 Giá trị pitch, tốc độ di chuyển cả giường và chuẩn trực chùm tia 33

2.4.4.5 Che chắn 33

2.4.4.6 Lọc chùm tia 34

2.4.4.7 Điều biến dòng một cách tự động 34

2.4.4.8 Các hiệu ứng overranging và overbeaming của máy CT đa lát cắt 34

2.5 MỨC CHỈ DẪN TRONG CHỤP CHẨN ĐOÁN BẰNG CT 36

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ LIỀU BỆNH NHÂN CHỤP CT 37

3.1 THỐNG KÊ VỀ MÁY CHỤP CT 37

3.2 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ LIỀU 38

3.2.1 Các thông số đầu vào của phần mềm để tính toán liều cho bệnh nhân 40

3.2.2 Sai số và mức độ tin cậy của phần mềm CT Expo 41

3.2.3.Cách thức lấy số liệu khảo sát 42

3.3 TẦN SUẤT CHỤP CT 42

3.4 ĐÁNH GIÁ LIỀU HIỆU DỤNG VÀ LIỀU CƠ QUAN TRONG CHỤP CT TRÊN NGƯỜI LỚN 44

3.4.1 Xét nghiệm CT sọ não 45

3.4.2 Xét nghiệm CT cổ 47

3.4.3 Xét nghiệm CT ngực 50

3.4.4 Xét nghiệm CT bụng 53

3.4.5 Liều hiệu dụng trong chụp CT 55

3.4.6 Một số kết quả tính toán khác 58

3.4.6.1 Sự khác nhau về liều do sử dụng các máy CT khác nhau 58

3.4.6.2 Sự khác nhau về liều khi sử dụng các phần mềm tính liều khác nhau 59

3.4.6.3 Đối chiếu giá trị CTDI trên máy và theo phần mềm tính toán 61

3.5 KHẢO SÁT THỰC TẾ TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ THIẾT LẬP CỦA MÁY LÀM ẢNH HƯỞNG TỚI LIỀU BỆNH NHÂN 61

3.5.1.Thay đổi điện áp kVp 61

3.5.2 Thay đổi giá trị mAs 62

3.5.3 Ảnh hưởng của chiều dài quét 63

3.5.4 Chế độ quét xoắn ốc và không xoắn ốc 63

3.5.5 Sự khác biệt về liều theo giới tính 64

3.6 ĐÁNH GIÁ LIỀU HIỆU DỤNG VÀ LIỀU CƠ QUAN TRONG CHỤP CT TRÊN

TRẺ EM 66

3.6.1 Chụp CT sọ trẻ em 66

3.6.2 Chụp CT cổ trẻ em 68

3.6.3 Chụp CT ngực, bụng ở trẻ em 69

3.6.4 Liều hiệu dụng chụp CT cho trẻ em 72

3.6.5 Một số số liệu thực tế chụp CT trẻ em 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….80

PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ KHẢO SÁT CỤ THỂ 82

PHỤ LỤC 2: CÔNG THỨC TÍNH LIỀU BỆNH NHÂN CỦA PHẦN MỀM CT EXPO 95

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống máy chụp X quang thường quy

Hình 1.2 Bóng phát tia X và cơ chế phát sinh tia X

Hình 1.3 Máy X quang thường quy

Hình 1.4 Máy X quang tăng sáng truyền hình

Hình 1.5 Máy C arm

Hình 1.6 Máy CT và nguyên lý hoạt động

Hình 1.7 cấu tạo bên trong giàn quay

Hình 1.8 Mô hình chụp CT đầu tiên và hình ảnh chụp CT đầu tiên

Hình 1.14 Nguyên lý của máy CT xoắn ốc

Hình 1.15 Máy CT đa dãy đầu dò

Hình 1.16 Công nghệ sử dụng detector ngày càng lớn để thu nhận hình ảnh

Hình 1.17 Máy CT đơn lát cắt và máy CT đa lát cắt

Hình 1.18 Sự tổ hợp khác nhau của các detector đơn trong máy CT 4 lát cắt

Hình 1.19 Quét theo chuỗi và quét xoắn ốc

Hình 1.20 Giá trị pitch của máy CT

Hình 2.1 Giá trị CTDI ở hệ thống đơn và đa lát cắt

Hình 2.2 Hình nộm và buồng ion hóa bút chì dùng để đo liều CTDI

Hình 2.3 Sự khác biệt về hình ảnh chẩn đoán do lựa chọn mAs khac nhau

Hình 2.4 Sự khác biệt hình ảnh do chọn cao áp khác nhau

Hình 2.5 Liều đối với CT bốn lát cắt (màu xám đen là vùng bị tối hoàn toàn; màu xám nhẹ là vùng nửa tối) Giá trị dz là vị trí bị overbeaming

Hình 2.6 Tỷ lệ phần trăm làm tăng liều dài từ sự kết hợp của cả 2 hiệu ứng overbeaming and overranging đối với chiều dài quét 20 cm ở các máy CT có số lát cắt khác nhau

Hình 3.1 Thống kê chủng loại máy CT

Hình 3.2 Thống kê số lượng máy CT

Hình 3.3 Thống kê số lượng máy CT từ năm 2009 đến 2013 của Cục ATBXHN Hình 3.4 Giao diện phần mềm CT Expo và Phantom của phần mềm CT Expo

Hình 3.5 Giao diện tính toán phần mềm CT Expo

Hình 3.6 Thống kê chụp bệnh nhân theo giới tính

Hình 3.7 Thống kê chụp CT theo độ tuổi tại Bệnh viện Bạch Mai

Hình 3.8 Thống kê theo loại hình chụp

Hình 3.9 Thống kê theo loại hình chụp (phân loại theo giới tính)

Hình 3.18 Liều các cơ quan bệnh nhân khi chụp CT bụng

Hình 3.19 Liều thực tế trong chụp CT tại Bệnh viện Bạch Mai

Hình 3.20 Liều hiệu dụng bệnh nhân chụp bằng các máy CT scanner có số lát cắt khác nhau

Hình 3.21 Tổng hợp sự khác biệt về liều nhân do một số thông số chụp

Hình 3.22 Liều hiệu dụng trong chụp CT ở trẻ em

Hình 3.23 So sánh liều hiệu dụng trong chụp CT ở trẻ em và người lớn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Liều có hiệu dụng điển hình do chiếu xạ y tế chẩn đoán trong những năm

2000

Bảng 2.2 Liều bệnh nhân trong chụp CT tại Bệnh viên Bạch Mai

Bảng 2.3 Các hiệu ứng tất nhiên xảy ra đối với da

Bảng 2.4 Các hiệu ứng chiếu xạ cấp tính đối với cơ quan đặc biệt theo ICRP 103 Bảng 2.5 Các bệnh muộn và ung thư sau khi chiếu chụp x-quang và xét nghiệm y học hạt nhân đối với bào thai

Bảng 2.6 Rủi ro mắc ung thư khi chụp X quang

Bảng 2.7 Hệ số chuyển đổi liều các cơ quan/ kerma tới được tính cho 2 loại hình nộm: hình nộm 3 chiều và hình nộm toán học)

Bảng 2.8 Trọng số mô theo ICRP 103

Bảng 2.9 Mức chỉ dẫn chụp CT theo tài liệu NCRP 172 của Mỹ

Bảng 2.10 Hướng dẫn thiết lập giá trị mAs cho chụp CT trẻ em

Bảng 2.11 Các quy định về mức chỉ dẫn trong chụp CT tại Việt Nam và trên thế giới Bảng 3.1 Thống kê chẩn đoán X quang tại Việt Nam tính đến năm 2013

Bảng 3.2 Các thông số cụ thể của hình nộm áp dụng cho phần mềm CT Expo

Bảng 3.3 Thông số chụp CT sọ não của máy CT Emotion Duo

Bảng 3.4 Kết quả liều cơ quan và liều hiệu dụng trong chụp CT sọ

Bảng 3.5 Thông số chụp CT cổ thường được sử dụng

Bảng 3.6 Kết quả tính toán liều chụp CT cổ bằng phần mềm CT Expo

Bảng 3.7 Thông số chụp CT ngực

Bảng 3.8 Kết quả tính toán bằng phần mềm CT Expo

Bảng 3.9 Thông số chụp CT bụng thường sử dụng

Bảng 3.10 Liều bệnh nhân qua chụp CT bụng theo ICRP 103

Bảng 3.11 So sánh liều hiệu dụng bệnh nhân chụp CT tại Việt Nam với quốc tế [21] Bảng 3.12 So sánh liều hiệu dụng bệnh nhân trong chụp CT và X quang thường quy theo các kết quả khảo sát năm 2014 (về giá trị liều hiệu dụng trung bình)

Bảng 3.13 Chế độ chụp Abdomen Routine ở các máy CT khác nhau

Bảng 3.14 Liều bệnh nhân chụp sọ tính bằng các phần mềm khác nhau Bảng 3.15 giá trị CTDI trong thực tế và theo tính toán

Bảng 3.16 Liều bệnh nhân khi thay đổi cao áp kV

Bảng 3.17 Liều bệnh nhân khi thay đổi mAs

Bảng 3.18 Liều bệnh nhân khi thay đổi chế độ quét (mSv)

Bảng 3.19.Liều bệnh nhân theo giới tính

Bảng 3.20 Thông số chụp CT sọ cho trẻ em

Bảng 3.21 Liều chụp CT sọ cho trẻ em (Chi tiết trong phần Phụ lục)

Bảng 3.22 Thông số chụp cổ trẻ em theo hướng dẫn của tài liệu đi kèm máy Bảng 3.23 Liều chụp CT cổ cho trẻ em

Bảng 3.24 Thông số chụp CT ngực trẻ em

Bảng 3.25 Thông số chụp CT bụng trẻ em

Bảng 3.26 Liều chụp CT ngực trẻ em (Chi tiết phần Phụ lục)

Bảng 3.27 Liều chụp CT bụng trẻ em (Chi tiết phần Phụ lục)

Bảng 3.28 Một số thông số chụp CT trẻ em trong thực tế

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT IAEA _ International Atomic Energy Agency

ICRP _ International Commission on Radiological Protection

UNSCEAR _ United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation

CT _ Computed Tomography

PET/CT _ Positron emission tomography–computed tomography

CTDI _ Computed Tomography Dose Index

DLP _ Dose length Product _DLP

NRPB _ National Radiological Protection Board

sẽ tăng và sẽ tăng đột biến nếu như liều bệnh nhân không được kiểm soát hoặc bị lạm dụng nhất là đối với chụp chẩn đoán bằng máy cắt lớp vi tính CT Khi liều tập thể đối với bệnh nhân chụp X-quang tăng thì cũng đồng nghĩa nguy cơ mắc bệnh ung thư do tia bức xạ dùng trong chẩn đoán cũng sẽ tăng

Để có một hình ảnh đủ thông tin để chẩn đoán, kỹ thuật viên X quang có thể sử dụng các chế độ chiếu chụp khác nhau, dẫn đến bệnh nhân nhận được các giá trị liều khác nhau vài lần Phần lớn các kỹ thuật viên X quang chẩn đoán cũng như dân chúng chỉ quan tâm đến kết quả chẩn đoán mà thiếu quan tâm đến liều bệnh nhân Bệnh nhân

có thể nhận mức liều không cần thiết trong quá trình làm các xét nghiệm X quang chẩn đoán Hơn thế nữa việc áp dụng các kỹ thuật cao như sử dụng các máy chụp cắt lớp vi tính CT và X quang can thiệp làm tăng mức liều bệnh nhân lên nhiều bậc thậm chí còn

có thể gây ra một số tổn thương tất định như: bỏng da, hoại tử,…

Trên thế giới nhiều quốc gia đặc biệt là các quốc gia phát triển như Anh, Mỹ, Pháp,…đã có các chương trình khảo sát đánh giá liều bệnh nhân Các tổ chức quốc tế như Ủy ban quốc tế về An toàn bức xạ (ICRP), Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc

tế IAEA đã ban hành nhiều văn bản hướng dẫn về đảm bảo an toàn bức xạ trong chiếu

xạ y tế, bao gồm cả việc kiểm soát liều bệnh nhân trong X quang chẩn đoán như: BSS

115, Safety Report No.39, No 17, TECDOC 796, TECDOC 1423, TECDOC 1447,…)

Năm 2007, ICRP đưa ra khuyến cáo mới về các giá trị trọng số mô cơ quan trong

ấn phẩm ICRP 103 Theo đó, có sự khác biệt lớn về trọng số mô cơ quan, như cơ quan sinh dục, ngực, tuyến nước bọt,… Điều đó đặt ra vấn đề cần phải tính toán lại liều tương đương, liều hiệu dụng cho các phép X quang chẩn đoán

Tại Việt Nam, theo thống kê năm 2013 có khoảng 6049 thiết bị X quang sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh và rất đa dạng về chủng loại Đồng nghĩa với sự gia tăng về mặt thiết bị X quang chẩn đoán là một lượng lớn các ca chụp X quang đang được tiến hành trên phạm vi cả nước Riêng chụp cắt lớp vi tính (Computed Tomography_CT), theo Ủy ban Khoa học của Liên Hợp Quốc về ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử UNSCEAR năm 2008, chụp CT đóng góp trên 43% liều tập thể từ các phép chẩn đoán

X quang trên thế giới Tần suất chụp CT tăng lên nhanh chóng, thống kê tại Mỹ số ca chụp CT tăng từ 18,3 triệu phép chụp năm 1993 lên 62 triệu ca năm 2006 và hiện nay

có thể đạt trên 100 triệu ca mỗi năm; trung bình tăng 10 % mỗi năm [25] Vấn đề liều bức xạ trong chụp CT đối với trẻ em cần đặc biệt được quan tâm Cơ thể trẻ em nhạy cảm hơn và có khả năng bị ung thư do bức xạ lớn hơn người lớn

Số lượng máy CT ở Việt Nam hiện nay tăng lên đáng kể Hầu như tất cả các bệnh viện tuyến thành phố đều sử dụng thiết bị này trong chẩn đoán bệnh Hiện nay các biện pháp đánh giá liều chủ yếu dựa vào hướng dẫn của quốc tế như IAEA, ICRP; kết quả nghiên cứu thống kê, đánh giá liều bệnh nhân trong chẩn đoán X quang y tế nói chung và chụp CT nói riêng thực tế ở Việt Nam còn rất thiếu, một số nghiên cứu trước đó có nhưng vẫn chưa đủ thông tin

Để đảm bảo an toàn bức xạ cho bệnh nhân, việc kiểm soát liều là tất liều Luận văn này với mục đích đóng góp một phần nhỏ vào nghiên cứu đánh giá liều bệnh nhân trong chụp chẩn đoán bằng máy chụp cắt lớp vi tính CT Ngoài thực hiện lấy số liệu thực tế từ bệnh viện, luận văn còn có một số nghiên cứu tổng quan về máy CT và yếu

tố ảnh hưởng đến liều bệnh nhân trong chụp CT

Nội dung nghiên cứu cụ thể của luận văn sẽ tập trung vào một số vấn đề chính trong chụp chẩn đoán bệnh nhân bằng CT như sau: giới thiệu phương pháp đánh giá

liều; thống kê về máy chụp CT và tần suất chụp CT và đánh giá liều hiệu dụng và liều cơ quan trong chụp CT trên người lớn và trẻ em tại một vài bệnh viện

Luận văn được hoàn thành với bố cục chia thành 3 Chương:

- Chương I: Tổng quan các thiết bị x quang chẩn đoán và máy chụp cắt lớp vi tính CT;

- Chương II: Các hiệu ứng sinh học của bức xạ ion hóa và liều bệnh nhân trong chuẩn đoán bằng CT;

- Chương III: Một số kết quả đánh giá liều bệnh nhân chụp CT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ X QUANG CHẨN ĐOÁN

VÀ MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT 1.1 MÁY X QUANG THƯỜNG QUY

Máy X quang thường quy thường bao gồm một số khối chức năng cơ bản như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống máy chụp X quang thường quy

Trong cấu tạo máy X quang thường quy, một số bộ phận giữ vai trò quan trọng gồm:

Bóng X quang: là một bóng thủy tinh, bên trong là chân không, có hai cực:

- Cực âm: (cathode) là được cấu tạo bằng cuộn dây tungsten đặt trong một thanh kim loại, khi được đốt nóng lên tạo ra các hạt electron

- Cực dương: (anode) hay đối âm cực là thanh kim loại có số nguyên tử

Z lớn như bạch kim, wolfram và được nối với cực dương của dòng điện Anode được gọi là bia tia X, có hai chức năng cơ bản là chuyển năng lượng điện thành bức xạ tia

X và tải nhiệt

Cơ chế phát sinh ra tia X: Khi đặt vào giữa anode và cathode một hiệu điện

thế lớn, thường là từ 25 kV tới 150 kV, các electron được phát ra từ âm cực đốt nóng

và được gia tốc bằng điện trường, chúng sẽ va chạm vào anode với 1 động năng nào

đó, hầu như tất cả động năng (99% ) sẽ chuyển thành nhiệt năng, nên cực dương là nơi các electron từ cực âm bay đến sẽ rất nóng Chỉ khoảng 1% động năng được biến đổi thành năng lượng tia X trong suốt quá trình xảy ra va chạm

Bệnh nhân

Hệ thống ghi nhận hình ảnh

Hình 1.2 Bóng phát tia X và cơ chế phát sinh tia X

Hệ chuẩn trực chùm tia: Kích thước chùm tia có thể được điều chỉnh bởi hệ

chuẩn trực chùm tia gồm nhiều tấm chì có thể trượt lên nhau dùng để giới hạn chùm tia đặt giữa vùng phát tia và cơ thể bệnh nhân Qua đó có thể điều chỉnh chùm tia nhỏ tới mức tối thiểu cần thiết cho việc X-quang, góp phần làm giảm liều xạ cho bệnh nhân và nhân viên vận hành thiết bị X-quang

Bộ thu nhận ảnh: Phim X-quang được chế tạo từ một tấm chất dẻo trong suốt,

bề mặt phủ một lớp nhũ tương đặc biệt bao gồm thành phần hoạt hóa chủ yếu là các hạt bromua bạc bị kích hoạt bởi tia X Hiệu suất chuyển đổi tia X thành hình ảnh của phim thấp hơn nhiều so với chuyển đổi ánh sáng nên trong thực tế cần phải dùng thêm một cặp bìa tăng quang để tăng cường hiệu suất Phim sau khi được chiếu xạ, sẽ được đưa vào phòng tối để xử lý bằng hóa chất hiện hình và định hình Sau đó sẽ được đọc trên 1 hộp đèn xem phim

Hình 1.3 Máy X quang thường quy

1.2 MÁY TĂNG SÁNG TRUYỀN HÌNH

Trong kỹ thuật chiếu X quang có sử dụng bóng tăng sáng, cho phép quan sát ảnh động hoạt động của các cơ quan Về nguyên tắc, dựa trên tính chất của tia X kích sáng trên một số muối kim loại, máy tăng sáng truyền hình sử dụng bóng tăng sáng thay màn huỳnh quang giúp làm tăng sáng lên hàng ngàn lần Hình ảnh được camera thu nhận, nhờ đó bác sỹ có thể xem trực tiếp giúp xử trí ngay

Hình 1.4 Máy X quang tăng sáng truyền hình 1.3 X-QUANG CAN THIỆP

X quang can thiệp là kỹ thuật chẩn đoán và điều trị với sự trợ giúp của các thiết

bị soi chiếu, màn tăng sáng cho hình ảnh chẩn đoán trực tiếp của bệnh nhân khi chiếu tia X vào cơ thể Thiết bị thường được sử dụng là máy C-arm có thiết kế đặc biệt, cấu trúc giá đỡ hình bán nguyệt Cánh tay C-arm thường có đường kính lớn được sử dụng

dễ dàng khi tiến hành phẫu thuật và không gây lây nhiễm

Cấu hình tiêu chuẩn gồm có:

- Đầu đèn X-quang

- Bộ phận chuẩn trực tia X (Collimator)

1.4 MÁY CHỤP CẮT LỚP VI TÍNH CT

Chụp cắt lớp vi tính CT là phương pháp tạo hình ảnh của các lớp cắt thẳng góc với trục cơ thể với độ chính xác rất cao, hơn 100 lần so với X-quang thông thường Bóng tia X phát chùm tia hẹp, chuẩn trực có phương vuông góc với trục cơ thể Các đầu dò (detector chứa khí hoặc bán dẫn) ghi nhận chùm tia X sau khi xuyên qua cơ thể Chỉ một hướng của chùm tia X thì không đủ để tái tạo lại cấu trúc của lớp cắt nên

sự chuyển động của hệ thống bóng và hệ thống detector quay quanh trục cơ thể bệnh nhân cho phép ghi lại hàng loạt các số liệu tia X trong cùng một lớp cắt theo nhiều

hướng khác nhau Máy vi tính thực hiện việc xây dựng hình ảnh cấu trúc lớp cắt từ các dữ liệu mà detector ghi nhận bằng các thuật toán thích hợp Sự tiến bộ nổi bật của phương pháp chụp CT là việc áp dụng kỹ thuật số vào quá trình tạo ảnh Bằng cách quét nhiều lớp, thu được nhiều ảnh nên thông tin chẩn đoán phong phú Ngày nay, với các kỹ thuật tiên tiến, thời gian quét rất nhanh đạt tới vài chục ảnh trong một giây

Hình 1.7 cấu tạo bên trong giàn quay

b Bóng X quang: Cấu trúc bóng X quang ở máy CT giống như của máy X quang thông thường; đó là loại anode quay và tốc độ quay có thể điều khiển được, làm mát bằng dầu và quạt gió để có khả năng phát tia lâu dài

c Giàn detector: bao gồm các detector (detector chứa khí, detector nhấp nháy…)

bố trí liền nhau tạo thành một dạng hình cung

d Khối cung cấp cao áp cho các detector

e Khối điện tử khuyếch đại tín hiệu và biến đổi ADC (biến đổi tương tự số)

g Bàn bệnh nhân:

+ Dùng di chuyển bệnh nhân ra (vào) vùng quét

+ Có thể điều chỉnh cao thấp được

+ Việc định vị bàn bệnh nhân có thể trực tiếp tại bảng điều khiển cạnh bàn hoặc giàn quay

cơ thể bệnh nhân, các chất này sẽ tập trung tại các cơ quan cần khảo sát, việc ghi hình dựa trên việc đo độ tập trung hoạt độ phóng xạ tại các cơ quan đó qua hệ thống đầu

dò đặt bên ngoài cơ thể Kết hợp máy PET với CT - Scanner tức là ghép 2 loại đầu

dò trên một máy và dùng chung hệ thống ghi nhận lưu giữ số liệu và các kỹ thuật của máy tính Nguyên lý làm việc như sau: Positron mang điện tích dương phát ra từ hạt nhân nguyên tử đi được một quãng đường rất ngắn trước khi kết hợp với một electron

là điện tử mang điện tích âm trong mô ở vào một trạng thái kích thích tồn tại rất ngắn, gần như ngay lập tức chuyển thành 02 tia gamma có năng lượng 511 keV phát ra theo

2 chiều ngược nhau trên cùng một trục, hai tia này được ghi nhận đồng thời bởi hệ thống detector xung quanh bệnh nhân Năng lượng này sau đó sẽ được hấp thụ và chuyển thành các photon phát quang, các photon này sẽ tạo ra một chùm điện tử, chùm điện tử này sẽ được khuyếch đại bởi hệ thống ống nhân quang trước khi được

số hóa bởi hệ thống điện tử Hệ thống máy vi tính sẽ phân tích, tái tạo, hiệu chỉnh và trộn với hình ảnh cắt lớp vi tính bằng các thuật toán phức tạp cuối cùng cho ra hình ảnh PET/CT

1.4.1 Lịch sử phát triển của máy CT

Sự ra đời của máy chụp cắt lớp vi tính CT có thể nói bắt đầu từ năm 1924 khi nhà khoa học Johann Radon xây dựng lý thuyết toán học tái tạo hình ảnh chụp cắt lớp; trải qua quá trình nghiên cứu lý thuyết xây dựng kỹ thuật chụp cắt lớp của nhiều tác giả như A Vallebona, A McLeod Cormack, đến năm 1971, chiếc máy chụp cắt lớp vi tính CT thương mại đầu tiên ra đời Một loạt các mốc sự kiện đánh dấu sự phát triển của máy CT:

Năm 1989 – máy CT 1 dãy ra đời

Năm 1994 – máy CT 2 dãy xoắn ốc ra đời

Năm 2001 – máy CT 16 dãy xoắn ốc ra đời

Năm 2007 – máy CT 320 dãy xoắn ốc ra đời

Một trong những mô hình đầu tiên chụp CT mất thời gian chụp khoảng 9 ngày, tiêu tốn 2,5 tiếng để tái tạo hình ảnh và thu được ảnh với độ phân giải thấp 80 x 80

Hình 1.8 Mô hình chụp CT đầu tiên và hình ảnh chụp CT đầu tiên

Trở lại năm 1971, với máy CT đầu tiên, để quét được đoạn não dài 10 cm, mất thời gian 40 phút, mỗi lát cắt xoay được 180o được thực hiện trong 4 phút Hiện nay, một máy CT 16 lát chỉ mất khoảng 0,5 giây cho một vòng quay, ảnh tái tạo chỉ mất vài mili giây Sự phát triển của máy CT trải qua nhiều thế hệ:

Thế hệ thứ nhất và thứ hai: Bóng phát tia X gắn liền với bộ phận phát hiện phải

tiến hành chuyển động tịnh tiến rồi chuyển động quay quanh bệnh nhân Chùm tia của thế hệ đầu tiên dạng song song (chùm tia dạng bút chì) và chỉ sử dụng 1 đầu dò Thời gian quét mất khoảng vài phút Máy CT thế hệ thứ hai dùng chùm đầu dò khoảng 20-

30 đầu dò đặt liền nhau trong hướng quét, chùm tia phát có dạng hình quạt với góc mở hẹp Thời gian quét giảm xuống khoảng 50-60 giây

Hình 1.9 Máy CT thế hệ 1 Hình 1.10 Máy CT thế hệ thứ 2 Thế hệ thứ 3: Số lượng đầu dò tăng lên đáng kể (hơn 800 đầu dò), chùm tia mở

rộng hơn trước cho phép kiểm soát toàn bộ cơ thể bệnh nhân Ống phát tia X và hệ thống đầu dò xoay quanh bệnh nhân, bệnh nhân không cần dịch chuyển theo trục z Thời gian cho mỗi lớp cắt chỉ vài giây

Hình 1.11 Máy CT thế hệ 3

Thế hệ thứ 4: Rất nhiều detector được bố trí thành một vòng tròn xung quanh

trục bệnh nhân Khi tiến hành xét nghiệm CT chỉ có bóng phát tia X chuyển động xung quanh bệnh nhân Thời gian cho nhiều lớp cắt cũng chỉ mất vài giây Để giảm thời gian quét, thế hệ máy CT quét theo kiểu xoắn ốc ra đời

Hình 1.12 Máy CT thế hệ 4 Thế hệ thứ 5: Máy phát chùm electron

Hình 1.13 Máy phát chùm electron

Phần cứng thiết kế quá cồng kềnh, đễ phát sinh lỗi kỹ thuật, vì thế hiện nay hầu như rất ít được sử dụng

Thế hệ thứ 6: CT xoắn ốc gồm ống phát tia X có thể quay liên tục, bệnh nhân

di chuyển liên tục qua các chùm tia, làm cho phép kiểm tra nhanh hơn nhiều CT xoắn

ốc có thể phát hiện nhỏ bất thường các khu vực tốt hơn so với CT thông thường; tốc

độ kiểm tra của CT xoắn ốc nhanh hơn so với máy CT thông thường

Hình 1.14 Nguyên lý của máy CT xoắn ốc

Thế hệ thứ 7: Máy CT với đa dãy đầu dò (Multiple Detector Array)

Hình 1.15 Máy CT đa dãy đầu dò

Với đầu dò đa mảng thời gian ghi nhân tín hiệu nhanh hơn, hình ảnh thu được

rõ hơn, từ các lát cắt dễ dàng tài tạo 3D, ảnh tái tạo mịn hơn

Trong tương lai, hướng phát triển sẽ sử dụng các detector có bề rộng lớn hơn

để thu nhận hình ảnh Các phép chụp CT thường quy thường hiện nay do vẫn sử dụng các detector giới hạn bao gồm cả máy CT 64 dãy Phương pháp và các chế độ quét phát triển trong tương lai cho phép thu hình ảnh 3D theo thời gian thực như trong thế

hệ máy mới 128 lát cắt (Hình 1.16)

Hình 1.16 Công nghệ sử dụng detector ngày càng lớn để thu nhận hình ảnh

Từ sự ra đời của máy CT đa lát cắt, một vấn đề đặt ra tại điểm đầu và điểm cuối của mỗi phép quét xoắn ốc có một vùng cơ thể bị chiếu xạ mà không có hình ảnh tái tạo thu được Vấn đề này có thể xử lý được bằng cách sử dụng hệ chuẩn trực liên tục mở ở điểm đầu và điểm cuối phép quét Ví dụ như hiện nay có máy của hãng Siemen: SOMATOM Definition AS+ là máy đang áp dụng công nghệ này, cho phép giảm 10-25% liều do tác động trên, điển hình là 10% cho chụp CT bụng, 15% cho chụp CT ngục, 20% chụp CT sọ và 25% cho chụp CT tim

Ngoài ra, ở một số máy CT mới, nguồn phát tia X không chỉ là một mà sử dụng 2 nguồn phát tia X; cải tiến tốc độ quay (hiện nay có máy đạt tốc độ 0.33 giây

một vòng quay, có thể thực hiện hình ảnh đồng bộ với độ phân giải thời gian là 83 milligiây mà không phụ thuộc vào nhịp tim, nhờ đó cho hình ảnh tim không bị nhiễu

do chuyển động và giúp các bác sĩ phân biệt và xác định rõ hơn các vùng xương, mô mềm và dịch lỏng)

1.4.2 Máy CT đơn lát cắt và đa lát cắt

Máy CT đơn lát cắt và đa lát cắt hay còn gọi là máy CT một dãy đầu dò và máy CT nhiều dãy đầu dò có sự khác biệt chủ yếu về số lượng dãy detector thu nhận tín hiệu sau khi tia X đi qua cơ thể bệnh nhân Máy CT đơn lát cắt là máy chỉ có 1 dãy các detector thu nhận hình ảnh của bệnh nhân Máy đa lát cắt là máy có số lượng detector thu nhận hình ảnh nhiều hơn 1…Nhờ có nhiều dãy detector cho phép máy

CT đa lát cắt thu nhận cùng lúc các dữ liệu lát cắt ở các vị trí khác nhau Với góc quét rộng, độ phân giải không gian cao và thể hiện các khối thể tích (voxel) đẳng hướng chính xác, giúp cho máy CT đa lát cắt được ưa chuộng hơn máy đơn lát cắt

Hình 1.17 Máy CT đơn lát cắt và máy CT đa lát cắt Cấu trúc hệ thống đầu dò (các detector) trong máy chụp CT đa lớp cắt:

Bề dày của lát cắt được xác định bởi bề rộng của detector; bề rộng của detector chính

là sự kết hợp của các detector đơn với nhau Khi đó tín hiệu thu được là tổng tín hiệu thu được từ chính các detector kết hợp này Tùy công nghệ khác nhau dẫn đến nhiều cách thức sự tổ hợp khác nhau của detector và kích thước các detector đơn khác nhau

Hình 1.18 Sự tổ hợp khác nhau của các detector đơn trong máy CT 4 lát cắt

Trong hình 1.18A và B là sự tổ hợp detector đơn có kích thước 1,25 mm để tạo

ra 4 lát cắt có bề dày thay đổi 5 mm (hình A) và 2,5 mm (hình B) Hình C và D là các detector đơn vị có kích thước khác nhau và chúng có thể tổ hợp khác nhau để thu nhận được 4 lát cắt có bề dày khác nhau (5 mm trong hình C và 2,5 mm trong hình D)

Cùng với sự phát triển của kỹ thuật thu thập hình ảnh, càng ngày càng nhiều kênh dữ liệu được sử dụng để thu thập dữ liệu nhiều hình ảnh hơn như phiên bản 8 kênh tổ hợp từ các dãy detector trong hình A và B để thu được 8 lát cắt bề dày 2,5

mm hoặc 8 lát cắt có bề dày 1,25 mm Tiếp theo sau đó, là các máy 16, 32, 64 lát cắt

ra dời với sự tổ hợp của các detector có kích thước khác nhau nhằm thu được các bề dày lát cắt có kích thước khác nhau

1.4.3 Chế độ quét xoắn ốc ở máy CT

Kỹ thuật chụp CT hiện nay chụp xoắn ốc (spiral mode) và không xoắn ốc hay quét theo chuỗi (sequential mode ):

+ Chế độ quét chuỗi (Sequential Scanning): thực hiện với sự dịch chuyển tịnh tiến của giường sau mỗi vòng quay của máy; thu hình ảnh từng lát một, trong đó không

có dịch chuyển bàn khi thu thập dữ liệu Một sự trễ tối thiểu giữa các lần thu dữ liệu xảy ra khi dịch chuyển bàn đến vị trí lát cắt tiếp theo

+ Chế độ quét xoắn ốc (Spiral Scanning) là chế độ thu nhận hình ảnh thể tích liên tục Việc thu nhận dữ liệu và dịch chuyển bàn được thực hiện đồng thời cho toàn bộ

thời gian quét; không có hiện tượng trễ; chế độ quét này giúp dễ dàng tái tạo các hình ảnh gối nhau mà chế độ quét từng lát không làm được

Hình 1.19 Quét theo chuỗi và quét xoắn ốc

Trong quét xoắn ốc cần chú ý đến giá trị pitch: là đại lượng được tính bằng tỷ

số của độ dịch chuyển của bàn chia cho bề rộng của chùm tia Đây là đại lượng có ảnh hưởng đến liều bệnh nhân vì ảnh hưởng đến mức độ tiếp xúc với bức xạ của cơ thể bệnh nhân:

 Khi pitch <1 thì vòng xoắn có sự chồng chéo

 Khi pitch =1 thì các vòng xoắn tiếp xúc nhau

 Khi pitch > 1 thì các vòng xoắn sẽ tách biệt

Hình 1.20 Giá trị pitch của máy CT

CHƯƠNG 2 CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HÓA

VÀ LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHUẨN ĐOÁN BẰNG CT 2.1 TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHẨN ĐOÁN BẰNG CT

Những tiến bộ trong công nghệ chụp CT đã tiếp tục mở ra các ứng dụng lâm sàng mới, bao gồm cả chẩn đoán bệnh tim Tần số của kiểm tra CT đang gia tăng nhanh chóng từ 2% tổng các kiểm tra X quang chẩn đoán một thập kỷ trước lên đến đến 10-15% hiện nay tại một số quốc gia Nguyên nhân là trong những năm 1990, một bệnh nhân chịu khoảng 10 phút cho một phép chụp CT ngực, thì hiện nay chỉ mất một vài giây để quét toàn bộ ngực [13]; Những tiến bộ trong mới trong công nghệ CT đã

có thể thực hiện CT 3 chiều, CT nội soi

Theo nghiên cứu của IAEA, năm 2008, mặc dù các phép kiểm tra CT chỉ chiếm khoảng 17% tổng các phép kiểm tra chẩn đoán, nhưng lại đóng góp 49% liều hiệu dụng của tất cả các phép chẩn đoán bằng X-quang Nguyên nhân là CT thu được chất lượng hình ảnh cao hơn khi bệnh nhân bị chiếu xạ cao hơn Ở CT xoắn ốc hiện đại, thể tích quét không có khoảng trống giữa các lát và có khả năng quét chồng chéo; tình trạng bệnh nhân phải thực hiện các phép kiểm tra CT nhiều lần; chế độ thiết lập thông

số chụp CT không có sự khác biệt giữ trẻ em và người lớn và không có sự khác biệt giữ vùng vùng chậu (khu vực tương phản cao) với CT bụng (khu vực tương phản thấp) Bên cạnh đó, khi tiến hành chụp CT, một số bộ phận nhạy cảm như bộ phận sinh dục cũng bị ảnh hưởng mặc dù chúng không phải là đối tượng chẩn đoán

Theo nghiên cứu của Ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ ICRP, liều hiệu dụng trung bình trong CT ngực là khoảng 8 mSv (hơn khoảng 400 lần so với liều chụp X-quang ngực) và trong một số phép kiểm tra CT như vùng xương chậu, liều có thể vào khoảng 20 mSv Liều hấp thụ các mô từ CT thường có thể tiệm cận hoặc vượt quá mức được biết dẫn tới tăng xác suất ung thư như trong nghiên cứu dịch tễ

Bảng 2.1 Liều có hiệu dụng điển hình do chiếu xạ y tế chẩn đoán trong những

năm 2000 [5]

Thủ tục chẩn đoán Liều hiệu

dụng điển hình (mSv)

Thủ tục chẩn đoán Liều hiệu

dụng điển hình (mSv)

<0,01 Lung ventilation (Xe-133) 0,3

Ngực (chụp PA) 0,02 Lung perfusion (Tc-99m) 1

Bảng 2.2 Liều bệnh nhân trong chụp CT tại Bệnh viên Bạch Mai [4]

Liều tương đương hiệu dụng, mSv Xét nghiệm CT (mSv) X quang

thường quy Tương đương số

ngày bị chiếu

trường

Liều do môi trường µSv/ngày

Tỉ số liều CT/XQ thường quy

Cột sống 2,01 ± 0,574 558 3,6

* Giá trị liều sau khi áp dụng biện pháp giảm liều

Như vậy, liều bệnh nhân trong một ca chụp CT ngực trung bình lớn gấp 13 lần

so với liều do một ca chụp X quang thông thường, còn nếu ca xét nghiệm X quang thông thường đã áp dụng biện pháp giảm liều thì tỷ số này còn lớn hơn nữa (xấp xỉ 33 lần)

Bên cạnh đó, đối với mỗi phép chụp CT khác nhau thì các cơ quan liên quan cũng nhận giá trị liều khác nhau Ví dụ, trong xét nghiệm CT bụng, liều hấp thụ đối với gan và dạ dày là 8,610 ± 2,650 mGy và 8,820 ± 2,650 mGy; còn trong xét nghiệm

CT ngực, phổi và tuyến vú nhận liều hấp thụ trung bình cỡ 5,270 ± 2,130 mGy và 5,980 ± 2,340 mGy (trong khi liều hấp thụ đối với các cơ quan như mắt, não tương đối thấp, chỉ dưới 0,111 mGy) Tuy nhiên, trong các xét nghiệm CT ngực và bụng, một số

cơ quan khác ở gần bụng (thận, cơ quan sinh sản,…) lại phải chịu một liều đáng kể, đối với xét nghiệm CT sọ, các cơ quan này hầu như không bị ảnh hưởng gì Các cơ quan ở vùng khung chậu còn phải chịu liều xạ cao hơn trong xét nghiệm CT khung chậu [14]

2.2 CÁC HIỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ

Bức xạ ion hóa có tác dụng sinh học đối với cơ thể sống, làm tổn thương mô và phá hủy chức năng sinh học của cơ quan trong cơ thể bị chiếu xạ Hậu quả dẫn tới các hiệu ứng sớm - xuất hiện ngay sau khi bệnh nhân làm xét nghiệm X-quang một vài ngày hoặc một vài tuần và hiệu ứng muộn – xuất hiện sau nhiều năm bệnh nhân làm xét nghiệm X-quang Các hiệu ứng sinh học bức xạ được xếp thành hai loại là hiệu ứng tất nhiên và hiệu ứng ngẫu nhiên

a Hiệu ứng tất nhiên

Các triệu chứng bệnh lý/tổn thương rõ ràng sẽ xảy ra khi liều vượt quá giới hạn

cụ thể, ví dụ như ban đỏ da, hoại tử, nôn mửa, rụng tóc hoặc tử vong Mức độ nghiêm trọng của hiệu ứng tất nhiên đối với từng cá thể bị chiếu xạ sẽ tăng lên theo giá trị liều

lớn hơn ngưỡng xảy ra hiệu ứng Bảng 2.3 đưa ra ngưỡng liều và các hiệu ứng tất nhiên đối với da khi bị chiếu quá ngưỡng

Bảng 2.3 Các hiệu ứng tất nhiên xảy ra đối với da [2]

Hiệu ứng Ngưỡng liều Gy Thời gian phát ra

Hoại tử da thiếu máu

cục bộ

Như vậy thời gian chiếu càng tăng, bệnh nhân nhận liều càng cao và phải chịu nhiều ảnh hưởng không tốt cho sức khỏe Khi thực hiện các phép CT đầu, ngực hoặc vùng chậu, một số cơ quan trong cơ thể rất dễ bị ảnh hưởng nhận liều cao mặc dù chúng không là đối tượng cần xem xét Bảng 2.4 đưa ra hiệu ứng chiếu xạ cấp tính đối với cơ quan đặc biệt này

Bảng 2.4 Các hiệu ứng chiếu xạ cấp tính đối với cơ quan đặc biệt theo ICRP

103 [11]

Tổng liều trong một lần chiếu

(Gy)

Liều /năm trong trường hợp chiếu phân đoạn (Gy/năm)

Tinh hoàn

Vô sinh tạm thời

Vô sinh vĩnh viễn

0,15 3,5 - 6,0

0,4 2,0

> 0,1 > 0,15

Tủy xương

Làm giảm sự tạo thành tế

bào

b Hiệu ứng ngẫu nhiên

Các triệu chứng bệnh lý có thể xảy ra hoặc không xảy ra, có thể xảy ra với người

bị chiếu xạ nhưng cũng có thể xảy ra sau một thời gian dài bị chiếu xạ Hiệu ứng này xảy ra với mọi giá trị liều và gọi là hiệu ứng muộn Để đánh giá hậu quả của chúng chỉ có thể áp dụng phương pháp thống kê, tính xác suất Hiệu ứng muộn được chia làm 2 loại :

* Hiệu ứng sinh thể: Giảm tuổi thọ, đục thuỷ tinh thể, tần suất xuất hiện bệnh ung thư cao hơn thường là ung thư máu, ung thư da, ung thư xương, ung thư phổi

* Hiệu ứng di truyền: Tăng tần suất xuất hiện các đột biến về di truyền, dị tật bẩm sinh, quái thai

Không tồn tại ngưỡng liều mà dưới đó có thể khẳng định không bị ảnh hưởng của bức xạ và xác suất bị ảnh hưởng của hiệu ứng muộn (ngẫu nhiên) tăng theo mức liều nhận được Bảng 2.5 đưa ra xác suất gây bệnh đối với bào thai khi thực hiện chiếu chụp X-quang quy ước và chụp CT

Bảng 2.5 Các bệnh muộn và ung thư sau khi chiếu chụp x-quang đối với bào

thai [10]

Xét nghiệm Liều trung bình

của bào thai mGy

Xác suất gây bệnh/lần xét nghiệm Bệnh muộn Ung thư đến 15 tuổi

X-quang quy ước

So sánh xác suất gây bệnh đối với bào thai, tỷ lệ gây ung thư trong phép chụp

CT cao hơn rất nhiều so với biện pháp chụp X-quang thông thường trong các phép chụp cột sống, đặc biệt là bụng và khung chậu

Nguy cơ mắc ung thư cao khi thực hiện chẩn đoán bằng CT

Trên cơ sở thống kê rủi ro bức xạ trong phép chụp X-quang cho trẻ em, tỷ lệ mắc ung thư xảy ra ở các phép kiểm tra CT cao hơn nhiều so với các phép chẩn đoán X quang khác Trong đó tỷ lệ mắc mung thư cao nhất là chụp CT thân, tần suất 1:1000 người; kế đến là chụp CT đầu với tỷ lệ mắc bệnh là 1:5000 người Các phép chụp X quang thông thường tỷ lệ rủi ro mắc ung thư nhỏ hơn rất nhiều

Bảng 2.6 Rủi ro mắc ung thư khi chụp X quang [11]

Phép kiểm tra Liều hiệu dụng (mSv) Rủi ro mắc ung thư

Nguy cơ ung thư giảm khi tuổi càng tăng vì trẻ em có khoảng thời gian lớn hơn

để một bệnh ung thư tiềm tàng được biểu hiện (thời gian tiềm ẩn cho các khối u thường

hàng chục năm) và vì sự phát triển trẻ em nhạy cảm với bức xạ hơn, vì chúng có một

tỷ lệ lớn hơn của các tế bào phân chia Ung thư do bệnh nhân bị chiếu xạ xuất hiện

20-30 năm sau chẩn đoán Tỷ lệ tử vong 50 % sẽ gây ra khoảng 15.000 người chết mỗi năm.[24]

Ước tính rằng 0,4% tổng số ca ung thư ở Mỹ là do chụp CT trong quá khứ và tăng lên 1,5-2% năm 2007 [15] Điều này sẽ tương đương với tăng nguy cơ phát triển bệnh ung thư gây tử vong từ 1/1000 đến 1/2000 cho mỗi phép scan CT 10 mSv [16] hoặc 29.000 trường hợp ung thư mới tại Hoa Kỳ do số lần chụp CT được thực hiện trong năm 2007 [7] Các bệnh ung thư phổ biến nhất gây ra do tiếp xúc với bức xạ được cho là ung thư phổi, ung thư vú, ung thư tuyến giáp, ung thư dạ dày và ung thư máu Cũng theo một nghiên cứu năm 2009 tại Mỹ về phát hiện phép chụp CT gây ung thư được công bố một nghiên cứu thực hiện trong bốn bệnh viện San Francisco, phát hiện liều trung bình (của bức xạ) cao hơn bốn lần so với đề xuất liều bức xạ cho những phép chụp Chỉ cần một CT chụp mạch vành trung bình tương đương với 309 chụp X-quang ngực Nghiên cứu này phát hiện ra rằng một người phụ nữ 40 tuổi trong số

270 người đã trải qua một phép chụp CT động mạch vành sẽ mắc ung thư

2.3 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN ĐẾN LIỀU BỆNH NHÂN TRONG CHỤP CT

2.3.1 Chỉ số liều trên một lát cắt CTDI (Computed Tomography Dose Index)

Đại lượng cơ bản được sử dụng cho phép đo liều lượng trong CT là CTDI

là liều kerma không khí hay liều hấp thụ (trong X quang chẩn đoán thì hai đại lượng này bằng nhau [22]) Có 2 loại giá trị CTDI được đề cập đến là CTDI weighted và CTDI

volume Hai đại lượng này là chỉ số liều Kerma không khí được đo trên hình nộm có hệ

số mô tương đương bệnh nhân, giá trị CTDI volume có nguồn gốc từ CTDI weighted và tính cho các thông số scan của từng bệnh nhân riêng biệt Các đại lượng này không phải là liều bệnh nhân

Theo lý thuyết, giá trị CTDI được tính bằng công thức

CTDI 1 ( ) (mGy) (2.1)

Với : - T là bề dày lát cắt

N : số lượng lát cắt khi ống phát tia X xoay được một vòng 360 độ

D(z) : hàm phân bố liều hấp thụ của mặt cắt góc vuông góc với trục z (phương dọc theo chiều dài bệnh nhân)

Hình 2.1 Giá trị CTDI ở hệ thống đơn và đa lát cắt

Trong thực tế, giá trị CTDI weighted có thể tính được bằng cách dùng buồng ion hóa dạng bút chì có chiều dài 10 cm, đo trên hình nộm làm bằng chất liệu PMMA (gồm 2 mẫu trụ đồng nhất có đường kính 16 cm _ ứng với mô hình đầu người và 32 cm_ ứng với mô hình thân người chuẩn trong CT) Giá trị thu được gồm chỉ số liều tại trung tâm của hình nộm - CTDI trung tâm và chỉ số liều đo tại các vị trí rìa xung quanh của hình nộm - CTDI vùng rìa (lấy giá trị trung bình của 4 vị trí đo)

Giả định rằng liều sẽ giảm tuyến tính từ bề mặt mẫu chiếu vào bên trong, giá trị CTDI weighted trung bình của mỗi lát cắt được tính như sau :

vungrìa trungtâm

CTDI

3

2 3

Hình 2.2 Hình nộm và buồng ion dạng bút dùng để đo CTDI

Mối quan hệ giữa CTDI và liều bệnh nhân:

 CTDI không đại diện cho liều bệnh nhân, không tính đến kích cỡ, hình dáng, cấu tạo, chiều dài quét Là liều từ phép quét không có sự dịch chuyển của bàn

 Thực hiện giữ nguyên CTDI nhưng với các bệnh nhân có kích cỡ khác nhau thì liều bệnh nhân khác nhau: bệnh nhân có cỡ nhỏ hơn nhận liều cao hơn

 Điều chỉnh CTDI tỷ lệ với kích cỡ bệnh nhân: CTDI nhỏ hơn cho bệnh nhân

có kích cỡ nhỏ hơn thì liều bệnh nhân gần như tương đương

2.3.2.Tích liều chiều dài (Dose length Product _DLP)

Giá trị liều hấp thụ bức xạ theo chiều dài vùng được quét là DLP Giá trị này phụ thuộc vào CTDI vol và chiều dài vùng chiếu

L CTDI DLP  vol. (mGy.cm) (2.4) Với L là chiều dài quét (cm) Với trường hợp quét xoắn ốc, giá trị này bằng tổng chiều dài được chiếu trong quá trình thu dữ liệu

Các giá trị CTDI và DLP là các giá trị thường hiển thị trên máy CT sau khi kỹ thuật viên thiết lập các thông số chụp cho bệnh nhân Thông thường các giá trị này được áp dụng để làm mức chỉ dẫn cho chụp CT

2.3.3.Liều hiệu dụng và liều cơ quan trong chụp CT

Việc tính toán liều hiệu dụng và liều cơ quan cho bệnh nhân chụp CT khá phức tạp Một cách thức thường được sử dụng sử dụng rộng rãi trong vật lý phóng xạ để

đánh giá liều cơ quan là phương pháp mô phỏng Monte Carlo Phương pháp Monte Carlo mô phỏng các quá trình tương tác khác nhau của photon với môi trường vật chất Mỗi lần một photon được giải phóng, đường đi của nó qua cơ thể được mô phỏng, liều bức xạ giải phóng vào các thể tích khác nhau trong môi trường được chứa đựng trong các điểm ảnh ba chiều tương ứng (corresponding voxels) Dọc theo đường đi của photon khác nhau liều chiếu xạ tới các cơ quan khác nhau được đánh giá Các tương tác thường được mô phỏng là hấp thụ quang điện và tán xạ Compton Mỗi tương tác này có một khả năng xảy ra phụ thuộc vào năng lượng của photon trước khi xảy ra tương tác Các sự kiện của photon chấm dứt khi photon bị hấp thụ hoặc năng lượng của photon giảm tới ngưỡng xác định và chấm dứt khi photon thoát ra khỏi hình học quan tâm Phương pháp mô phỏng Monte Carlo đã được xác nhận với các phép đo trực tiếp và cho thấy nó có độ chính xác cao

Có 2 cách tiếp cận thường dùng để mô phỏng cơ thể con người Một là sử dụng hình nộm toán học (cũng được biết đến với tên gọi hình nộm hình học) trong đó cơ thể

và các cơ quan được cấu trúc lên bởi các khối hình học rắn Cách thứ hai là sử dụng một hoặc nhiều khối hình nộm 3 chiều (voxel phantoms) dựa trên giải phẫu con người Hình nộm này có thể thu được từ hình ảnh chụp CT toàn thân hoặc hình ảnh cộng hưởng từ được chia thành từng mảng đối với từng cơ quan khác nhau và loại mô khác nhau

Kết quả của phép mô phỏng trên hình nộm thu được các hệ số chuyển đổi liều không khí của các cơ quan trong cơ thể Và cũng giống như bản chất của phép mô phỏng, hệ số chuyển đổi liều các cơ quan được đánh giá liên quan đến sai số thống kê Thông thường, sai số thống kê đối với liều các cơ quan nằm trong trường bức xạ nhỏ hơn các cơ quan nằm bên ngoài

Hiện nay trên thế giới, các hệ số chuyển đổi liều cơ quan được sử dụng trong

CT được lấy từ kết quả nghiên cứu của GSF là trung tâm nghiên cứu quốc gia về môi trường và y tế của Đức hoặc NRPB - ủy ban bảo vệ an toàn bức xạ của Anh

Bảng 2.7 Hệ số chuyển đổi liều các cơ quan/ kerma tới được tính cho 2 loại hình

nộm: hình nộm 3 chiều và hình nộm toán học) [14]

Cơ quan Hệ số chuyển đổi liều các cơ quan/ kerma tới

Hình nộm 3 chiều Hình nộm toán học nam giới

𝑝 ∑ 𝑐𝑖 𝐷𝑇,𝐾𝑖 (2.5) Trong đó, p là giá trị pitch

𝑐𝐷𝑇,𝐾𝑖là hệ số chuyển đổi liều của các cơ quan / liều kerma không khí tới)

𝑐𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑘ℎí,100là giá trị CTDI đo được trong không khí bằng buồng ion hóa dạng bút chì dài 10 cm

Như vậy, liều tính được cho các cơ quan chính là liều hấp thụ; để quy đổi ra liều tương đương, áp dụng công thức:

𝐻T = 𝐷𝑇 𝑊𝑅 (2.6) Với 𝑊𝑅 Là trọng số bức xạ, đối với tia X, trọng số bức xạ 𝑊𝑅 = 1

Liều hiệu dụng E là tổng liều tương đương của từng mô nhân với trọng số mô tương ứng tính cho tất cả các mô và cơ quan trong cơ thể, được xác định bằng công thức:

𝐸 = ∑ 𝐻𝑇 T𝑊𝑇 (2.7) Với 𝑊𝑇 là trọng số mô Giá trị mới nhất của 𝑊𝑇 được đưa ra trong ấn phẩm ICRP

103 như sau:

Bảng 2.8 Trọng số mô theo ICRP 103

Tủy xương (màu đỏ), ruột kết, phổi,

dạ dày, vú, các mô còn lại (*)

2.4 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM LIỀU TRONG CHỤP CT

Ngày nay, trên thế giới có nhiều nghiên cứu về liều bệnh nhân và các biện pháp giảm liều cho bệnh nhân khi chẩn đoán bằng CT Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc

tế - IAEA đã đưa ra mức chỉ dẫn liều trong chụp cắt lớp vi tính cho bệnh nhân trong tài liệu BSS 115 Uỷ ban Quốc tế về An toàn bức xạ - ICRP đã giới thiệu các ấn phẩm nghiên cứu về liều bệnh nhân trong CT như ICRP 87 _Managing Patient Dose in Computed Tomography (Quản lý liều bệnh nhân trong chụp CT) hoặc ICRP 102 Managing Patient Dose in Multi-Detector Computed Tomography (Quản lý liều bệnh nhân trong chụp CT đa lát cắt)

Việc giảm liều bệnh nhân chụp CT được thực hiện dựa trên sự phối hợp của các bác sĩ chẩn đoán, kỹ thuật viên chụp, nhà sản xuất:

2.4.1 Đối với kỹ thuật viên chụp CT

- Sử dụng các kỹ thuât chụp giúp giảm liều bệnh nhân như sau:

 Giảm cao áp kVp và giá trị dòng mAs

 Sử dụng giá trị pitch cao (đối với các máy có chế độ xoắn ốc)

 Hạn chế quét chiều dài không cần thiết

 Chỉ chọn bề dày lát cắt mỏng khi cần thiết

Chú ý đến các mức liều chỉ dẫn y tế đối với chụp CT như sau :

Bảng 2.9 Mức chỉ dẫn chụp CT theo tài liệu NCRP 172 của Mỹ

Phép chụp CT Mức liều hướng dẫn (CTDI vol)

- Sử dụng chế độ chụp tự động bằng cách điều chỉnh các thông số quét đối với những mặt cắt ngang bệnh nhân Điều này có thể giảm từ 10-50% liều mà không làm giảm chất lượng hình ảnh Phải bảo đảm việc chiếu chụp theo đúng quy trình vận hành thiết bị đã được thiết lập Kỹ thuật viên chụp phải biết cách điều chỉnh các thông số của các máy CT chụp tự động cho phù hợp với từng đối tượng bệnh nhân Lựa chọn đầy đủ các thông số tái tạo lại hình ảnh

- Có chế độ chụp riêng biệt cho trẻ em Có thể giảm liều theo hệ số 5 hoặc nhiều hơn so với phép chụp người lớn

- Sử dụng các giao thức chụp riêng cho từng vùng của cơ thể, ví dụ như theo dõi

u nhỏ ở phổi hoặc sỏi thận, có thể làm giảm 50 đến 70% liều cho bệnh nhân khi sử dụng giao thức chụp thông thường

- Hạn chế chụp CT nhiều pha vì có thể gây ra liều gấp 2-3 lần phép chụp CT 1 pha Xác định chiều dài tối thiểu quét và giảm thiểu quét lặp lại tại các khu vực giống hệt nhau Quét chỉ khu vực chỉ định Lập kế hoạch quét theo kích thước và tuổi của bệnh nhân

- Hình ảnh chụp CT chất lượng càng tốt thì bệnh nhân phải nhận liều càng cao; nên sử dụng các hình ảnh có thể hơi nhiễu nhưng không bị mất thông tin chẩn đoán

- Không được cho người bệnh và người không có phận sự đứng chờ trong phòng chiếu, chụp khi đang thực hiện chiếu, chụp cho người bệnh khác

2.4.2 Đối với các nhà sản xuất

- Đưa ra chế độ chụp tự động với các cài đặt mặc định giúp giảm liều cho bệnh nhân

- Bao gồm các tính năng an toàn để tránh liều không cần thiết

- Hiển thị liều trên máy để người vận hành nắm được thông tin

- Tạo điểm chú ý cho người sử dụng để lựa chọn giao thức riêng biệt cho bệnh nhân trẻ em

- Áp dụng các tiêu chí và hướng dẫn tham chiếu về chụp CT cho bệnh nhân trong chẩn đoán

- Tham khảo ý kiến của các chuyên gia X quang, các chuyên gia y vật lý và lấy các thông tin liên quan từ những website đáng tin cậy như trang của cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA (trang https://rpop.iaea.org)

- Yêu cầu chụp CT phải do chỉ định bởi các bác sỹ có trình độ trình độ Bác sĩ chịu trách nhiệm cân nhắc những lợi ích đối với các rủi ro

- Xem xét xem các thông tin chẩn đoán có thể thu được từ các phép chẩn đoán khác mà không dùng bức xạ ion hóa như chụp cộng hưởng từ, siêu âm

- Chụp CT cho phụ nữ trong thời kỳ mang thai có thể không bị cấm, đặc biệt là trong các tình huống khẩn cấp, mặc dù vậy các phép kiểm tra bụng hoặc khung xương chậu phải xem xét cẩn thận, cần áp dụng các biện pháp để hạn chế đến mức nhỏ nhất liều gây ra cho thai nhi

- Chụp CT ngực cho trẻ em gái và phụ nữ trẻ cần phải được xem xét thận trọng trong quan điểm bệnh nhân phải chịu liều cao ở mô ngực

2.4.4 Phân tích một số yếu tố có ảnh hưởng tới liều bệnh nhân trong chụp CT

Các thông số quét có ảnh hưởng đến liều lượng bệnh nhân như: giá trị dòng, cao

áp, chế độ quét, độ dài của quá trình quét, tốc độ của bàn bệnh nhân, tốc độ quay của giàn máy và các biện pháp che chắn Các kỹ thuật viên có thể giám sát hầu hết các thông số và thay đổi chúng để đạt được chất lượng hình ảnh mong muốn với liều tối

thiểu cho bệnh nhân [17]:

2.4.4.1 Tích dòng thời gian (mAs) của ống phát tia X

Giảm giá trị mAs trong ống phát tia là một cách để giảm liều bệnh nhân Nếu giảm 50% mAs trong ống phát tia X làm giảm liều bệnh nhân đi một nửa Năng lượng chùm tia và dòng photon biến động theo cao áp và mAs Giá trị dòng nhân thời gian (mAs) tỷ lệ thuận với dòng photon Tuy nhiên việc giảm mAs đi kèm với gia tăng nhiễu hình ảnh, làm giảm chất lượng hình ảnh Điều này đặc biệt đúng trong chụp CT vùng bụng, nơi có độ tương phản thấp, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu mAs càng cao thì chất lượng hình ảnh càng tốt (nhiễu giảm đi) nhưng liều cũng tăng lên Thông thường giá trị mAs dao động từ 50-500 mAs

Hình 2.3 Sự khác biệt về hình ảnh chẩn đoán do lựa chọn mAs khác nhau

Có chiến lược thiết lập giá trị mAs phù hợp khi chụp CT cho trẻ em

Bảng 2.10 Hướng dẫn thiết lập giá trị mAs cho chụp CT trẻ em [19]

Trẻ dưới 6 tháng tuổi ~ 25 % giá trị mAs của người lớn Trẻ từ 6 tháng tuổi đến 3 tuổi ~ 40 % giá trị mAs của người lớn Trẻ từ 3 đến 6 tuổi ~ 65 % giá trị mAs của người lớn Trẻ trên 6 tuổi Sử dụng giá trị mAs của người lớn

2.4.4.2 Cao áp (kVp)

Mối quan hệ giữa kVp và chất lượng hình ảnh rất phức tạp vì nó ảnh hưởng đến

cả nhiễu hình ảnh và tương phản mô Giảm kVp gây tăng nhiễu Điều này đặc biệt đúng khi kích thước bệnh nhân lớn và dòng không tăng một cách thích hợp để bù đắp cho kVp thấp Cao áp đạt vào càng cao thì tia X đâm xuyên càng mạnh nhưng độ tương phản mô sẽ giảm và liều bệnh nhân nhận sẽ tăng lên Liều bệnh nhân tỉ lệ với bình phương sự thay đổi trong kVp trong khi tỉ lệ nghịch với sự thay đổi của nhiễu Sự lựa chọn của cao áp do đó rất quan trọng Một kVp tối ưu chụp CT bụng cho một bệnh nhân có kích thước trung bình là 120 kVp thay vì 140 kVp, điều này sẽ dẫn đến giảm

20 đến 40% ở liều bệnh Giá trị này tăng dần khi kích thước bệnh nhân tăng Trong hầu hết các phép chụ CT trẻ em, giá trị cao áp 80-100 kVp là đủ, đặc biệt là ở trẻ em với một trọng lượng cơ thể <45 kg Trong chụp CT cho thanh thiếu niên, giá trị cao áp

100 kVp cho ngực và 120 kVp cho vùng bụng thường là đủ

Khi giảm cao áp thì năng lượng của chùm tia cũng giảm đi, số photon cũng giảm

đi nên thường dẫn tới tăng nhiễu hình ảnh gây khó khăn cho chẩn đoán Do vậy trong thực tế, điều chỉnh kVp thường kéo theo sự điều chỉnh của mAs cho phù hợp

Hình 2.4 Sự khác biệt hình ảnh do chọn cao áp khác nhau

Tùy thuộc vào kích thước bệnh nhân để lựa chọn kVp cho phù hợp, khi bệnh nhân có kích thước nhỏ thì nên chọn giá trị kVp thấp hơn để giảm liều

- Một chiến lược đặt ra đối với thiết lập cao áp như sau:[23]

- Tăng cường độ tương phản (giảm kVp); không tương phản (tăng kVp)

- Tổn thương mạch (giảm kVp); tổn thương khác (giữ nguyên kVp)

- Chụp CT mạch (giảm kVp); chụp CT thường (giữ nguyên kVp)

- Bệnh nhân kích thước nhỏ (giảm kVp); bệnh nhân kích thước lớn (tăng kVp) Chụp ngực (giảm kVp) trong khi chụp bụng/khung chậu (giữ nguyên kVp)